1.前言
IO的概念和模型很重要，不過每次看完資料過段時間又忘了，還得需要親自寫一下，加深下記憶和理解,本篇記錄參考偉峯的總結和網上資料整理而來，目的是加深這塊IO知識體系的記憶！在Unix的世界裏，一切皆文件，比如socket，在socket處理過程中，我們對這些流進行的讀寫操作就是IO操作，操作系統會把socket流轉換成一個文件描述符，也就是fd（整數），對這個整數的操作就是對socket操作.IO的分類可以分爲網絡IO和磁盤IO， I/O 模型就是操作系統執行 I/O 指令的方法。
主流的 I/O 模型通常有 5 種類型：IO模型可以分爲阻塞IO、非阻塞IO、信號驅動IO、IO多路轉接、異步IO這5種。每種 I/O 模型都有各自典型的使用場景，比如 Java 中 Socket 對象的阻塞模式和非阻塞模式就對應於前兩種模型；而 Linux 中的系統調用 select 函數就屬於 I/O 多路複用模型；大名鼎鼎的 epoll 系統調用則介於第三種和第四種模型之間；至於第五種模型，其實很少有 Linux 系統支持，反而是 Windows 系統提供了一個叫 IOCP 線程模型屬於這一種，通常情況下我們認爲後一種模型會比前一種模型要高級，比如 epoll 就比 select 要好，
2.IO類型
IO類型可以簡單分爲普通文件IO，FileChannel文件IO，零拷貝文件IO，普通網絡IO，網絡IO零拷貝具體參考下圖
2.1 普通文件IO
從上圖中可以看到一次讀寫文件的請求就有2次數據複製，分別是磁盤數據先到操作系統的內核，再從操作系統的內核到JVM裏，還有2次操作系統上下文切換
2.2 FileChannel文件IO
FileChannel會產生緩衝區，比如讀一個文件，就先將文件內容讀到到緩衝區(內存)，再進行操作，就不需要像InputStream每次讀操作都要調用系統資源從文件處讀取。這個和普通文件IO的讀寫請求交互方式差不多，數據先從磁盤映射到緩衝區，用戶再從緩存區讀取數據，同理用戶寫數據到內存緩衝區，操作系統內核再把緩衝區的數據寫入磁盤，同樣也是2次內存拷貝和數據切換，但是內核可以通過預加載緩存等手段使得IO讀寫性能提高（OS負責），也可引做共享內存，減少IO操作，提升併發性；應用crash，保證這部分內容還能寫的進去文件。在我們調用channel.write(bytebuffer)之後，具體何時寫入磁盤、bytebuffer中內容暫存於哪裏（os cache）等相關一系列問題，就交由OS本身負責了,案例kafka
參考文檔
https://zhuanlan.zhihu.com/p/27650977
https://www.imooc.com/wenda/detail/575214
https://blog.csdn.net/wohiusdashi/article/details/82837808
2.3 零拷貝文件IO
mmap 通過內存映射，將文件映射到內核緩衝區，同時，用戶空間可以共享內核空間的數據。這樣，在進行網絡傳輸時，就可以減少內核空間到用戶空間的拷貝次數。當用戶修改“虛擬內存”數據，就相當於修改了文件。由內核完成刷盤持久化。將read/write這樣的IO操作，變成了內存或虛擬內存的讀寫。工具類MappedByteBuffer，案例rocketMQ
參考文檔
https://www.cnblogs.com/yuyutianxia/p/6253468.html
https://blog.csdn.net/qq_41969879/article/details/81629469
https://www.freesion.com/article/7040248729/
2.4 普通網絡IO
一次網絡請求，客戶端先通過socket建立連接到目標服務器的內核，再到目標的java進程，通過java進程讀取磁盤數據，從圖中可以看到涉及1次操作系統用戶態和內核態的切換，一次數據複製
2.5 網絡零拷貝IO
大致流程和普通網絡IO差不多，區別在於目標服務器java進程讀取數據後不經過JVM內存，直接通過sendFile把數據發給socket,像kafka,rocketmq都採用這種技術，類似的使用堆外內存的框架還有elasticsearch
參考https://www.jianshu.com/p/028cf0008ca5
3. IO模型
這5種IO模型就是JVM和內核的交互的過程，下面2篇文章比較好理解，就不在單獨記錄了
https://blog.csdn.net/ZWE7616175/article/details/80591587
https://blog.csdn.net/jiangzhexi/article/details/106416159
Epoll的本質（內部實現原理）https://www.cnblogs.com/looyee/articles/12964911.html
select、poll和epoll的總結對比 https://blog.csdn.net/qq_35976351/article/details/85228002